NC的起源和发展背景是什么？
6年后的1952年，计算机技术应用于机床，第一台数控机床在美国诞生。从那以后，传统机床发生了质的变化。近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段、六代发展。
1.1，NC阶段(1952 ~ 1970)
早期的计算机运算速度较低，对当时的科学计算和数据处理影响不大，但不能满足机床实时控制的要求。人们不得不使用数字逻辑电路来“建造”一台专用于机床的计算机作为数控系统，这被称为硬连线数控(HARD-WIRED NC)，简称NC。随着元器件的发展，这个阶段经历了三代，即第一代1952-电子管；第二代1959-晶体管；第三代1965-小规模集成电路。
1.2，数控工作台(1970 ~现在)
到了1970年，通用小型机已经出现并量产。于是被移植为数控系统的核心部件，进入了计算机数控(CNC)阶段(省略了计算机前面的“通用”二字)。到1971年，美国英特尔公司利用大规模集成电路技术，在世界上首次将一台计算机的两个核心部件——运算器和控制器集成在一块芯片上，称为微处理器，也叫中央处理器(CPU)。
通过1974，微处理器被应用于数控系统。这是因为小型计算机功能太强大，有丰富的能力控制一台机床(所以当时是用来控制多台机床的，称为群控)，所以还是用微处理器比较经济合理。而且当时小型机的可靠性并不理想。早期的微处理器虽然速度和功能不够高，但可以用多处理器结构来解决。因为微处理器是通用计算机的核心部件，所以还是叫计算机数控。
到1990，PC(个人计算机，国内俗称微型计算机)的性能已经发展到了一个很高的阶段，可以满足作为数控系统核心部件的要求。自此，数控系统进入了基于PC的阶段。
总之，计算机数控阶段也经历了三代。即第四代1970-小型计算机；第五代1974-微处理器和第六代1990-基于PC。
还需要指出的是，虽然在国外早就改名为计算机数控(CNC)，但在国内还是习惯叫数控(NC)。所以我们每天说的“数控”，其实就是指“计算机数控”。
1.3，数控的未来发展趋势
1.3.1继续向开放的、基于PC的第六代发展。
基于PC的开放性、低成本、高可靠性、软硬件资源丰富等特点，将会有更多的数控系统厂商走上这条道路。至少PC作为其前置机，处理人机界面、编程、联网通讯等问题，原系统承担数控的任务。PC机友好的人机界面将推广到所有数控系统。远程通信、远程诊断和维护将更加普遍。
1.3.2向高速高精度发展。
这是为了适应机床向高速、高精度方向发展的需要。
1.3.3向智能化发展。
随着人工智能在计算机领域的不断渗透和发展，数控系统的智能化程度将不断提高。
(1)适应控制技术的应用
数控系统能够检测过程中的一些重要信息，并自动调整系统的相关参数，改善系统的运行状态。
(2)引入专家系统指导加工。
系统存储了熟练工人和专家的经验、加工的一般规律和特殊规律，并在工艺参数数据库的支持下建立了具有人工智能的专家系统。
(3)引入故障诊断专家系统。
(4)智能数字伺服驱动装置
通过自动识别负载来自动调整参数，使驱动系统获得最佳运行。
二、机床数控化改造的必要性
2.1，微视改造的必要性
从微观上看，数控机床相对于传统机床有以下突出的优势，而这些优势都来自于数控系统所包含的计算机的力量。
2.1.1可以加工传统机床无法加工的曲线、曲面等复杂零件。
由于计算机具有超强的计算能力，可以瞬间准确地计算出各坐标轴的瞬时运动量，因此可以组合成复杂的曲线或曲面。
2.1.2可以实现加工的自动化，而且是柔性自动化，所以效率可以比传统机床提高3 ~ 7倍。
由于计算机具有记忆和存储能力，它可以记住并存储输入的程序，然后按照程序指定的顺序自动执行，从而实现自动化。只要改变一个程序，数控机床就可以实现加工另一个工件的自动化，从而实现单件小批量生产的自动化，所以称之为“柔性自动化”。
2.1.3被加工零件精度高，尺寸离散小，装配容易，无需“修”。
2.1.4可以实现多道工序的集中，减少零件在机床之间的频繁搬运。
2.1.5具有自动报警、自动监控、自动补偿等多项自律功能，可实现长期无人值守处理。
2.1.6以上五项衍生的收益。
比如降低工人的劳动强度，节省劳动力(一个人可以管多台机床)，减少工装，缩短新产品的试制周期和生产周期，可以快速响应市场需求。
这些优势是我们的前辈无法想象的，是一个极其重大的突破。此外，机床的数控化是FMC(柔性制造单元)、FMS(柔性制造系统)、CIMS(计算机集成制造系统)等企业信息化改造的基础。数控技术已经成为制造自动化的核心技术和基础技术。
2.2、宏观上看转型的必要性。
从宏观上看，工业化国家的军用和民用机械工业在70年代末80年代初就已经开始大规模应用数控机床。其本质是用信息技术改造传统产业(包括军用和民用机械行业)。除了在制造过程中使用数控机床、FMC和FMS外，还包括在产品开发中推广CAD、CAE、CAM、虚拟制造以及在生产管理中推广MIS(管理信息系统)和CIMS。并在其生产的产品中增加包括人工智能在内的信息技术含量。由于国外军用和民用机械工业利用信息技术(称之为信息化)的深入改造，其产品在国际军用和民用市场上的竞争力大大增强。在用信息技术改造传统产业方面，我们比发达国家落后大约20年。比如，在中国的机床拥有量中，数控机床的比重(数控率)在1995年只有1.9%，而日本在1994年达到了20.8%，所以每年进口大量的机电产品。这也从宏观上说明了机床数控化改造的必要性。
三、机床和生产线的数控化改造市场
3.1，数控机床改造市场
目前，我国机床总量为380多万台，其中数控机床总量仅为113400台，即我国机床数控化率不足3%。近10年，我国数控机床年产量约为0.6 ~ 0.8万台，年产值约为1.8亿元。机床年数控率6%。在我国，机床使用寿命在10年以上，占60%以上；10年以下的机床中，自动/半自动的不到20%，FMC/FMS等自动化生产线屈指可数(美国和日本的自动和半自动机床占60%以上)。可以看出，我国大部分制造业和企业的生产加工设备绝大多数是传统机床，其中一半以上是使用寿命超过10年的旧机床。这类设备加工的产品普遍质量差、品种少、档次低、成本高、交货期长，从而在国际国内市场上缺乏竞争力，直接影响到一个企业的产品、市场和效益以及企业的生存和发展。因此，必须大力提高机床的数控率。
3.2、进口设备和生产线数控化改造市场。
改革开放以来，许多企业从国外引进技术、设备和生产线进行技术改造。据不完全统计，1979至1988至10期间，全国引进技术改造项目18446个，金额约1658亿美元。
这些项目大多在中国经济建设中发挥了应有的作用。但是，一些引进项目，由于各种原因，设备或生产线不能正常运转，甚至瘫痪，使企业效益受到影响，企业陷入严重困境。部分设备和生产线从国外引进后，部分消化吸收不好，备件不全，维护不当，导致运行不畅；有的只注重设备、仪器、生产线的引进，忽视软件、技术、管理等。，导致项目不全，设备潜力无法发挥；有的甚至不能开始跑步，没有发挥应有的作用；有的生产线卖的很好，但是因为设备故障达不到生产标准；有的因为能耗高、产品合格率低而亏损；有些已经推出很久了，需要更新。由于种种原因，有些装备不仅没有创造财富，反而消耗了财富。
这些无法使用的设备和生产线是一种负担，也是大量的存量资产。修复它们就是财富。只要找出主要技术难点，解决关键技术问题，就能以最少的投入盘活最大的存量资产，争取最大的经济效益和社会效益。这也是一个巨大的转型市场。
四、数控改造的内容和优缺点
4.1，国外转型产业的兴起
在美国、日本、德国等发达国家，他们的机床改造作为新的经济增长产业，正处于黄金时代。由于机床和技术的不断进步，机床的改造是一个“永恒”的话题。中国的机床改造行业也从旧行业进入了以数控技术为基础的新行业。在美国、日本和德国，用数控技术改造机床和生产线有着广阔的市场，机床和生产线数控改造的新产业已经形成。在美国，机床改造行业被称为机床再制造行业。从事回收行业的著名公司有Bertsche工程公司、ayton机床公司、Devlieg-Bullavd服务集团、美国设备公司等。美国德宝公司在中国成立了公司。在日本，机床改造行业被称为机床改造行业。从事改装行业的著名公司有:大为工程集团、冈三机械公司、千代田公基公司、野崎工程公司、滨田工程公司、山本工程公司等。
4.2、数控改造的内容
机床和生产线数控改造的主要内容如下:
一种是恢复原有功能，对机床和生产线的故障部件进行诊断和恢复；
二是数控，即在普通机床上加装数显装置或数控系统，改造成数控机床和数控机床；
三是翻新，为了提高精度、效率和自动化程度，对机械和电气部分进行翻新，重新组装机械部分，恢复原来的精度；用最新的数控系统更新不符合生产要求的数控系统；
四是技术升级或创新，是指为提高性能或档次，或采用新工艺、新技术，在原有基础上进行大规模的技术升级或创新，水平和档次大幅提高。
4.3、数控改造的优缺点
4.3.1减少投资，缩短交货期。
与购买新机床相比，一般可节省60% ~ 80%的费用，改造成本低。特别是大型和专用机床。一般大型机床的改造只需要65438+新机床购置费的0/3，交货时间短。但在一些特殊情况下，如高速主轴的生产安装和自动换托盘过于耗费人力和成本，改造成本往往增加2 ~ 3倍，与购买新机床相比只能节省50%左右的投资。
4.3.2机械性能稳定可靠，结构有限。
床身、立柱等基础部件都是厚重坚固的铸造部件，而不是焊接部件。改造后的机床性能高、质量好，可作为新设备使用多年。但由于原有机械结构的限制，不宜进行突破性改造。
4.3.3熟悉设备并易于操作和维护。
购买新设备时，不知道新设备是否能满足其加工要求。改造不是这样，机床的加工能力可以精确计算；此外，由于多年的使用，操作人员对机床的特点早有了解，在操作、使用和维护方面的培训时间短而有效。改造后的机床一旦安装好，就可以满负荷运转。
4.3.4可充分利用现有条件。
可以充分利用现有的基础，不需要像买新设备时那样重新搭建基础。
4.3.5可采用最新的控制技术。
根据技术创新的发展速度，及时提高生产设备的自动化水平和效率，提高设备的质量和档次，把旧机床变成今天的水平机床。
五、数控系统的选择
数控系统主要有三种，改造时要根据具体情况选择。
5.1，步进电机驱动的开环系统
系统的伺服驱动装置主要有步进电机、功率步进电机、电液脉冲电机等。数控系统发出的进给指令脉冲，由驱动电路控制，经功率放大，使步进电机转动，通过齿轮副和滚珠丝杠副驱动执行部件。只要控制命令脉冲的数量、频率和通电顺序，就可以控制致动器的位移、速度和运动方向。这种系统不需要将测得的实际位置和速度反馈到输入端，所以称为开环系统。这种系统的位移精度主要取决于步进电机的角位移精度和齿轮丝杠等传动元件的螺距精度，因此系统的位移精度较低。
该系统具有结构简单、调试维护方便、运行可靠、成本低廉、易于修改等优点。
5.2、异步电机或DC电机拖动，光栅测量反馈闭环数控系统。
该系统与开环系统的区别在于，通过光栅、感应同步器等位置检测器件随时测得的实际位置反馈信号与给定值进行比较，并将二者之差进行放大变换，以给定速度驱动执行机构向消除偏差的方向运动，直至给定位置与反馈的实际位置之差等于零。闭环馈电系统比开环馈电系统结构复杂，成本高，对环境室温要求严格。设计和调试比开环系统更困难。但是，它可以获得比开环进给系统更高的精度、更快的速度和更大的驱动功率。根据产品的技术要求，可以决定是否采用该系统。
5.3、交流/DC伺服电机拖动、编码器反馈半闭环数控系统。
半闭环系统检测元件安装在中间传动部分，间接测量执行部分的位置。它只能补偿系统回路中某些元件的误差，因此其精度低于闭环系统，但其结构和调试比闭环系统简单。当角位移检测元件、速度检测元件和伺服电机制成一个整体时，不需要考虑位置检测装置的安装。
目前，有许多公司生产数控系统，如德国的西门子和日本的FANUC。中国珠峰公司、北京航天机床数控系统集团公司、华中数控公司、沈阳高端数控国家工程研究中心等国内公司。
数控系统的选择主要依据数控改造后机床的精度、驱动电机的功率和用户的要求。
不及物动词浅谈数控改造中主要机械零件的修改
新型数控机床应设计成具有较高的静刚度和动刚度；运动副间摩擦系数小，传动无间隙；高功率；易于操作和维护。机床数控化改造时应尽可能达到上述要求。我们不能认为把数控装置与普通机床连接起来就能达到数控机床的要求，要对主要部件进行相应的改造，使其达到一定的设计要求，才能达到预期的改造目的。
6.1，滑动导轨副
对于数控车床来说，导轨不仅要具有普通车床的导向精度和工艺性，还要具有良好的抗摩擦磨损特性，减少摩擦阻力造成的死区。同时要有足够的刚度，减少导轨变形对加工精度的影响，还要有合理的导轨保护和润滑。
6.2、齿轮副
一般机床的齿轮主要集中在床头箱和变速箱。为了保证传动精度，数控机床使用的齿轮精度等级高于普通机床。在结构上，需要实现无缝传动，所以机床的主齿轮必须满足数控机床的要求，以保证机床的加工精度。
6.3、滑动丝杠和滚珠丝杠
丝杠传动直接关系到传动链的精度。丝杠的选择主要取决于工件的精度要求和拖动力矩要求。工件精度要求不高时可使用滑动丝杠，但应检查原丝杠的磨损情况，如螺距误差、累积螺距误差、匹配螺母间隙等。一般情况下，滑动螺杆应不低于6级。如果螺母间隙过大，更换螺母。滑动丝杠的价格比滚珠丝杠低，但难以满足高精度零件加工的要求。
滚珠丝杠摩擦损失小，效率高，传动效率可达90%以上；精度高，使用寿命长；启动转矩接近运动时的转矩，可以降低电机的启动转矩。因此，能满足高精度零件加工的要求。
6.4、安全防护
效率必须建立在安全的基础上。在机床改造中，要根据实际情况采取相应的措施，切不可忽视。滚珠丝杠副是精密部件，工作时需要防止灰尘，特别是切屑和硬砂进入滚道。一个完整的铁屏蔽也可以添加到纵向螺杆。大拖板与滑动导轨接触的两个端面应密封，以绝对防止坚硬的颗粒状异物进入滑动面而损坏导轨。
七、机床数控改造的主要步骤
7.1，转换方案的确定
改造可行性分析通过后，可根据一台或多台机床的现状确定改造方案，改造方案一般包括: